【導讀】大多數運算放大器(op amp)電路的增益水平是固定的。但在很多情況下，能夠改變增益會(huì )更有優(yōu)勢。一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法是在固定增益的運放電路輸出端連接一個(gè)電位計來(lái)調節增益。不過(guò)，有時(shí)直接改變放大器電路自身的增益可能更加有用。
目標
在本次實(shí)驗中，我們將繼續討論運算放大器（參見(jiàn)上一次實(shí)驗“ADALM2000簡(jiǎn)單運算放大器”），并重點(diǎn)關(guān)注可變增益/壓控放大器。
大多數運算放大器(op amp)電路的增益水平是固定的。但在很多情況下，能夠改變增益會(huì )更有優(yōu)勢。一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法是在固定增益的運放電路輸出端連接一個(gè)電位計來(lái)調節增益。不過(guò)，有時(shí)直接改變放大器電路自身的增益可能更加有用。
可變增益或壓控放大器是一種根據控制電壓改變其增益的電子放大器。這種電路的應用范圍較廣，包括音頻電平壓縮、頻率合成器和幅度調制等。要實(shí)現這種放大器，可以先創(chuàng )建一個(gè)壓控電阻，然后利用該電阻設置放大器增益。壓控電阻是通過(guò)使用簡(jiǎn)單偏置的晶體管可產(chǎn)生的眾多電路元件之一。另一種方法是使用電位計來(lái)調整設置放大器增益的電阻值。
材料
?ADALM2000主動(dòng)學(xué)習模塊
?無(wú)焊試驗板和跳線(xiàn)套件
?兩個(gè)1 kΩ電阻
?一個(gè)4.7 kΩ電阻
?三個(gè)10 kΩ電阻
?一個(gè)10 kΩ電位計
?一個(gè)OP97運算放大器
?一個(gè)2N3904 NPN晶體管
使用晶體管的壓控放大器
背景知識
思考圖1所示的電路原理圖。
圖1.使用晶體管的壓控器件
該電路的配置類(lèi)似于基本的同相放大器，只增加了一個(gè)晶體管和一個(gè)與電阻R2并聯(lián)的電阻。晶體管起到開(kāi)關(guān)的作用，根據其當前狀態(tài)（開(kāi)/關(guān)）選擇兩種增益設置中的一種。
硬件設置
為使用晶體管的壓控放大器構建以下試驗板電路（圖2）。
圖2.使用晶體管的壓控放大器的試驗板電路
程序步驟
將第一個(gè)波形發(fā)生器用作VIN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵。使用第二個(gè)波形發(fā)生器控制晶體管，提供幅度為2 V的1 Hz方波激勵。向運算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器，使通道1上顯示輸入信號，通道2上顯示輸出信號。參見(jiàn)圖3。
圖3.使用晶體管的壓控放大器波形
根據受控晶體管的狀態(tài)，輸出信號在由兩個(gè)增益設置確定的兩個(gè)值之間變動(dòng)。
使用電位計的可變增益反相放大器
背景知識
思考圖4所示的電路原理圖。
圖4.使用電位計的可變增益反相放大器
在反相放大器上，用電位計取代標準反饋電阻，手動(dòng)控制輸出電壓。
硬件設置
為使用晶體管的壓控放大器構建以下試驗板電路（圖5）。
圖5.使用電位計的可變增益反相放大器的試驗板電路
程序步驟
將第一個(gè)波形發(fā)生器用作VIN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵。向運算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器，使通道1上顯示輸入信號，通道2上顯示輸出信號。參見(jiàn)圖6。
圖6.使用電位計的可變增益反相放大器的波形
采用這種配置時(shí)，輸出會(huì )反相，并根據反饋電阻值進(jìn)行放大。
使用電位計的可變增益反相/同相放大器
背景知識
思考圖7所示的電路原理圖。
圖7.使用電位計的可變增益反相/同相放大器
在這種放大器配置中，使用電位計手動(dòng)控制輸出電壓，通過(guò)適當調節電位計來(lái)使輸入反相。
硬件設置
為使用晶體管的壓控放大器構建以下試驗板電路（圖8）。
程序步驟
將第一個(gè)波形發(fā)生器用作VIN源，向電路提供幅度為2 V峰峰值的1 kHz正弦波激勵。向運算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器，使通道1上顯示輸入信號，通道2上顯示輸出信號。參見(jiàn)圖9。
圖8.使用電位計的可變增益反相/同相放大器的試驗板電路
采用這種配置時(shí)，輸出會(huì )被放大，并在±VIN之間變動(dòng)。
問(wèn)題
能否簡(jiǎn)要列舉幾個(gè)可變增益放大器的實(shí)際應用例子？
您可以在學(xué)子專(zhuān)區論壇上找到問(wèn)題答案。
圖9.使用電位計的可變增益反相/同相放大器波形
（來(lái)源：ADI公司，作者：Antoniu Miclaus，系統應用工程師）
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